KR101735857B1 - high voltage lithium rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양극이 신규의 양극 첨가제를 함유함으로써 리튬 이차전지의 고온 저장 특성을 향상시킬 수 있는 리튬 이차전지용 양극 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a positive electrode for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery comprising the same, and more particularly, to a positive electrode for a lithium secondary battery which can improve a high temperature storage characteristic of a lithium secondary battery by containing a novel positive electrode additive, To a lithium secondary battery.

Figure R1020120089716
Figure R1020120089716

Description

고전압 리튬 이차전지{high voltage lithium rechargeable battery}[0001] The present invention relates to a high voltage lithium rechargeable battery,

본 발명은 고전압 리튬 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 첨가제로서 방향족 아민 유도체를 포함하고 작동전압 4.3V 이상의 리튬 이차전지에 사용되는 고전압 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a high-voltage lithium secondary battery, and more particularly, to a high-voltage lithium secondary battery including an aromatic amine derivative as an additive and used in a lithium secondary battery having a working voltage of 4.3 V or higher.

친환경 에너지를 추구하는 산업 환경의 변화로 인해 새로운 에너지원의 연구가 집중적으로 이루어지고 있다. 특히 전기자동차나 하이브리드 자동차의 주 전력원 또는 보조전력원으로써 에너지 밀도가 높고 고성능을 발휘하면서도 안정적인 전력 공급이 가능한 리튬이차전지의 관한 연구가 활발히 이루지고 있다. New energy sources have been intensively researched due to changes in the industrial environment seeking environmentally friendly energy. Particularly, researches on a lithium secondary battery which can provide a stable power supply while exhibiting high energy density and high performance as a main power source or an auxiliary power source of an electric vehicle or a hybrid vehicle are actively carried out.

에너지밀도 관점에서, 현재 사용하고 있는 LiCoO2는 고전압을 실현하기 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 그러므로 이를 대체 할 수 있는 새로운 재료에 대한 연구가 진행되고 있으며 가장 주목 받고 있는 재료가 Mn계 리튬산화물이다. From the viewpoint of energy density, LiCoO 2 currently used has a problem that it is difficult to realize a high voltage. Therefore, new materials that can replace these materials are being studied, and the most notable material is Mn-based lithium oxide.

그러나 스피넬 구조의 양극활물질을 사용한 셀이 충전된 상태에서 고온에 방치되었을 경우, 종래의 LiPF6 리튬염이 사용된 전해액이 분해되어 HF를 발생시켜 금속이온의 용출이 발생하는 문제점이 있다. 또한 용출된 금속이온의 음극표면에의 석출반응에 의해 음극 전위의 상승 및 셀 OCV(open-circuit voltage) 하락 등의 문제점이 발생, 싸이클 성능 및 고온 저장특성이 열화되는 문제점을 가지고 있다.              However, when a cell using a spinel-structured positive electrode active material is left at a high temperature in a charged state, a conventional LiPF 6 lithium salt is decomposed to generate HF, thereby causing elution of metal ions. In addition, precipitation reaction of the eluted metal ions on the surface of the cathode causes problems such as an increase in cathode potential and a decrease in cell OCV (open-circuit voltage), which deteriorates cycle performance and high-temperature storage characteristics.

본 발명은 고온에서의 금속이온의 용출 현상을 줄이고 양극 표면에 피막 형성에 의해 양극 극판 표면에서의 금속이온 석출 현상을 감소시켜 고전압 충전과 동시에 고온 장기 방치시 발생 되는 OCV(Open Circuit Voltage) 감소 현상의 문제점을 해결한 리튬이차전지용 양극 및 리튬이차전지를 제공하는 것을 해걸하려는 과제로 한다.The present invention reduces the dissolution phenomenon of metal ions at high temperatures and reduces precipitation of metal ions on the surface of the anode plate by forming a film on the surface of the anode, thereby reducing the OCV (Open Circuit Voltage) phenomenon The present invention is directed to providing a positive electrode for a lithium secondary battery and a secondary battery comprising the same.

본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 비수성 유기용매; 리튬염; 및 첨가제로서 방향족 아민 유도체를 포함하고, 작동 전압이 4.3V 이상인 고전압 리튬이차전지를 제공한다.In order to solve the problems of the present invention, the present invention provides a nonaqueous organic solvent; Lithium salts; And an aromatic amine derivative as an additive, and provides a high-voltage lithium secondary battery having an operating voltage of 4.3 V or higher.

본 발명에 의하면, 전해액 내에 용해되어 있는 리튬염의 분해에 따라 발생한 HF를 아민 유도체가 포획하여 양극 내 Mn 용출 등을 방지할 수 있어, 고온 저장 특성 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, the amine derivative captures HF generated due to the decomposition of the lithium salt dissolved in the electrolyte solution, thereby preventing Mn elution and the like in the anode, thereby improving the high-temperature storage characteristics and the life characteristics.

특히 고전압에서 전지 특성의 향상이 더욱 두드러진다. Particularly, improvement of battery characteristics is more remarkable at high voltage.

특히 방향족 아민 유도체를 포함하는 경우, HF 포획 능력과 전극 극판 표면에 SEI 피막을 형성할 수 있는 장점에 의해 HF 생성에 의한 Mn 용출을 근원적으로 차단할 수 있어, 고온저장 특성, 즉 고온 저장시 OCV(Open Circuit Voltage) 하락 현상을 개선할 수 있다.In particular, when an aromatic amine derivative is included, Mn elution due to HF formation can be fundamentally blocked due to the ability to capture HF and the ability to form SEI film on the surface of the electrode plate, and the high temperature storage characteristics such as OCV Open Circuit Voltage) can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 원통형 전지의 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따라 18650 원형 셀로 조립한 전지를 실험예 1의 방법에 따라 실험한 결과 그래프이다.
도 3 은 실시예 1 및 비교예 1에 따라 2016 코인 풀셀로 조립한 전지를 실험예 2의 방법에 따라 실험한 결과 그래프이다.
도 4 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따라 18650 원형 셀로 조립한 전지를 실험예 2의 방법에 따라 실험한 결과 그래프이다.
도 5은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 18650 원형 셀로 조립한 전지를 실험예 2의 방법에 따라 실험한 결과 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 피리딘 첨가제를 부가한 전해액을 실험예 3에 따라 retention time을 측정한 GC-MS 분석 그래프이다.
1 is a partial cross-sectional view of a cylindrical battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph of a cell assembled in a circular cell of 18650 according to Example 1 of the present invention and Comparative Example 1, according to the method of Experimental Example 1. FIG.
FIG. 3 is a graph of a cell assembled with 2016 coin pull cells according to Example 1 and Comparative Example 1, according to the method of Experimental Example 2. FIG.
4 is a graph showing the results of experiments of the battery assembled with the 18650 round cell according to the method of Experimental Example 2 according to Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a result of an experiment of Example 1 and Comparative Example 1 of a cell assembled in a 18650 round cell according to the method of Experimental Example 2. FIG.
6 is a graph showing the GC-MS analysis of the retention time of the electrolytic solution to which the pyridine additive was added according to Experimental Example 3, according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically.

본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 리튬이차전지용 전해액은 비수성 유기용매; 리튬염; 및 첨가제로서 방향족 아민 유도체를 포함하고, 작동 전압이 4.3V 이상인 리튬 이차전지에 사용된다.
The electrolyte for a high-voltage lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention includes a non-aqueous organic solvent; Lithium salts; And an aromatic amine derivative as an additive, and is used for a lithium secondary battery having an operating voltage of 4.3 V or higher.

본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 방향족 아민 유도체는 전해액에 첨가되어, 리튬염의 분해에 따라 발생되는 HF를 포획할 수 있는 것이라면 어느 것이나 다 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 치환 또는 비치환된 탄소수 5 내지 30의 피리딘 유도체가 바람직하게 사용된다.According to an embodiment of the present invention, the aromatic amine derivative may be added to the electrolyte solution so as to capture HF generated by the decomposition of the lithium salt. According to one embodiment of the present invention, a substituted or unsubstituted pyridine derivative having 5 to 30 carbon atoms is preferably used.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 방향족 아민 유도체는 하기 화학식 1의 피리딘 유도체가 바람직하게 사용된다. According to an embodiment of the present invention, the aromatic amine derivative is preferably a pyridine derivative represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112012065710860-pat00001
Figure 112012065710860-pat00001

R1, R2, R3, R4, R5는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 18의 방향족,-F, -O, -N 또는 -CF3이다.R 1, R 2, R 3, R 4 and R 5 are each an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic group having 6 to 18 carbon atoms, -F, -O, -N or -CF 3.

특히 피리딘은 4.3V 이상에서 작동하는 고전압 리튬 이차전지에서 우수한 효과를 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고전압 리튬 이차전지는 4.3V ~ 5V의 작동 전압, 더욱 바람직하게는 4.35V ~ 4.8V의 작동 전압을 갖는다. In particular, pyridine exhibits excellent effects in a high-voltage lithium secondary battery operating at 4.3 V or higher. According to an embodiment of the present invention, the high-voltage lithium secondary battery has an operating voltage of 4.3V to 5V, more preferably 4.35V to 4.8V.

4.3V 미만의 작동 전압을 갖는 이차전지에서는 상기 아민 유도체, 특히 피리딘의 첨가에 따라 큰 차이가 없으나, 4.3V 이상의 작동 전압을 갖는 이차전지에서는 피리딘 첨가에 따라 고온 저장 및 수명 특성이 급격히 상승하는 효과가 있다.In a secondary battery having an operating voltage lower than 4.3 V, there is no significant difference according to the addition of the amine derivative, especially pyridine. However, in a secondary battery having an operating voltage of 4.3 V or higher, high temperature storage and lifetime characteristics are rapidly increased .

본 발명의 일 실시예 의하면, 상기 아민 유도체가 상기 비수성 유기용매에 대하여 0.05wt% ~ 8wt%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 첨가제가 적게 첨가되면 HF 포획 효과가 떨어지며, 과량 첨가되면 전지 용량 감소가 일어나게 된다.According to an embodiment of the present invention, it is preferable that the amine derivative is contained in an amount of 0.05 wt% to 8 wt% with respect to the non-aqueous organic solvent. When the additive is added in a small amount, the effect of trapping HF is reduced, and when the additive is added in an excess amount, the capacity of the battery decreases.

상기 전해액은 리튬염과 비수성 유기 용매를 더 포함하며, 상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다.The electrolyte solution further comprises a lithium salt and a non-aqueous organic solvent. The lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium battery. The non-aqueous organic solvent is used for an electrochemical reaction And the ions that are involved in the ion exchange can be moved.

상기 리튬염이 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiN(SO2C2F5)2, Li(CF3SO2)2N, LiN(SO3C2F5)2, LiC4F9SO3, LiClO4, LiAlO2, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2y +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, LiI 및 LiB(C2O4)2(리튬비스옥살레이트 보레이트(lithium bis(oxalato) borate; LiBOB)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상 선택될 수 있다. The lithium salt LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2, Li (CF 3 SO 2) 2 N, LiN (SO 3 C 2 F 5) 2, LiC 4 F 9 SO 3, LiClO 4, LiAlO 2, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x +1 SO 2) (C y F 2y +1 SO 2) ( where, x and y are natural numbers), LiCl, LiI, and LiB (C 2 O 4 ) 2 (lithium bis (oxalato) borate (LiBOB)) may be selected.

본 발명에 따른 피리딘 유도체는 양음극 표면에 피막 형성이 가능하기 때문에 불소계 리튬염 외에 다른 리튬 염에도 고온 저장 효과가 있다. 바람직하게는, 불소계 리튬염에서 양음극 피막뿐만 아니라 HF도 제거하기 때문에 더 바람직한 효과를 얻을 수 있다. Since the pyridine derivative according to the present invention can form a film on the surface of the positive electrode, the lithium salt other than the fluorine-based lithium salt has a high-temperature storage effect. Preferably, the positive-electrode coating film as well as the HF are removed from the fluorine-based lithium salt, so that a more preferable effect can be obtained.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 리튬염의 농도는 비수성 유기 용매에 대하여 0.6M 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하며, 0.7 내지 1.6M 범위 내에서 사용하는 것이 더 바람직하다. 리튬염의 농도가 0.6M 미만이면 전해질의 전도도가 낮아져 전해질 성능이 떨어지고, 2.0M을 초과하는 경우에는 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소하는 문제점이 있다.According to one embodiment of the present invention, the concentration of the lithium salt is preferably in the range of 0.6M to 2.0M, more preferably in the range of 0.7 to 1.6M, relative to the non-aqueous organic solvent. If the concentration of the lithium salt is less than 0.6M, the conductivity of the electrolyte decreases and the performance of the electrolyte deteriorates. If the concentration exceeds 2.0M, the viscosity of the electrolyte increases and the mobility of the lithium ion decreases.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC) 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르로는 γ-부티로락톤(GBL), n-메틸아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에테르로는 디부틸 에테르 등이 사용될 수 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다.As the non-aqueous organic solvent, carbonate, ester, ether or ketone may be used alone or in combination. Examples of the carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methyl ethyl carbonate (MEC) (GBL), n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n-propyl acetate, and the like can be used as the ester. , And the ether may be dibutyl ether or the like, but is not limited thereto.

또한, 상기 비수성 유기 용매는 방향족 탄화수소계 유기 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 방향족 탄화수소계 유기 용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 브로모벤젠, 클로로벤젠, 사이클로헥실벤젠, 이소프로필벤젠, n-부틸벤젠, 옥틸벤젠, 톨루엔, 자일렌, 메시틸렌 등이 사용될 수 있으며, 단독 또는 혼합하여 사용될 수 있다.The non-aqueous organic solvent may further include an aromatic hydrocarbon organic solvent. Specific examples of the aromatic hydrocarbon organic solvent include benzene, fluorobenzene, bromobenzene, chlorobenzene, cyclohexylbenzene, isopropylbenzene, n-butylbenzene, octylbenzene, toluene, xylene and mesitylene Which may be used alone or in combination.

본 발명은 본 발명의 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.
The present invention provides a lithium secondary battery comprising a cathode, a cathode, a separator and an electrolyte according to the present invention.

<양극><Anode>

상기 양극은 본 발명의 양극 첨가제, 양극활물질, 도전제 및 바인더를 용매와 혼합하여 슬러리를 형성하고, 이를 양극 집전체에 도포하고 건조 및 압착하여 제조할 수 있다. 필요에 따라서는 충진제 또는 점도 조절제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode may be prepared by mixing a positive electrode active material, a positive electrode active material, a conductive agent and a binder of the present invention with a solvent to form a slurry, applying the slurry to the positive electrode current collector, and drying and pressing. If necessary, a filler or a viscosity controlling agent may be further added.

상기 양극 집전체로는 알루미늄, 구리, 니켈, 은, 스테인레스강 등의 금속, 이들 금속의 합금 등을 사용할 수 있다. 통상적으로 양극 집전체로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용된다. 양극 집전체는 일반적으로 3 내지 500㎛의 두께로 만들어진다. As the positive electrode collector, metals such as aluminum, copper, nickel, silver, and stainless steel, and alloys of these metals may be used. Normally, aluminum or an aluminum alloy is used as the positive electrode collector. The positive electrode collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m.

상기 양극 활물질은 종래 이차 전지의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 바람직하게는 스피넬계 양극 활물질이 사용될 수 있다.The cathode active material may be a conventional cathode active material that can be used for a cathode of a conventional secondary battery, and preferably a spinel cathode active material may be used.

이러한 양극 활물질의 예로는 다음 화학식 2 내지 15의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 리튬망간계 활물질, 화학식 16의 리늄니켈코발트 망간계 활물질, 또는 화학식 17 또는 18의 인산계 활물질등이 사용될 수 있다. Examples of such a cathode active material include at least one lithium manganese-based active material selected from the group consisting of the following chemical formulas (2) to (15), a rhodium nickel cobalt manganese chemical active material of formula (16), a phosphoric acid- .

[화학식 2](2)

LiMnA2 LiMnA 2

[화학식 3](3)

LixMnA2 LixMnA 2

[화학식 4][Chemical Formula 4]

LiMnO2 - zAz LiMnO 2 - z A z

[화학식 5][Chemical Formula 5]

LixMnO2 - zAz Li x MnO 2 - z A z

[화학식 6][Chemical Formula 6]

LiMn1 - yMyA2 LiMn 1 - y M y A 2

[화학식 7](7)

LixMn1 - yMyA2 Li x Mn 1 - y M y A 2

[화학식 8][Chemical Formula 8]

LiMn2A4 LiMn 2 A 4

[화학식 9][Chemical Formula 9]

LixMn2O4 Li x Mn 2 O 4

[화학식 10][Chemical formula 10]

LiMn2O4 - zAz LiMn 2 O 4 - z A z

[화학식 11](11)

LixMn2O4 - zAz Li x Mn 2 O 4 - z z

[화학식 12][Chemical Formula 12]

LiMn2 - yMyA4 LiMn 2 - y M y A 4

[화학식 13][Chemical Formula 13]

LixMn2 - yMyA4 Li x Mn 2 - y M y A 4

(상기 화학식 1 내지 12에서, 1.0 ≤ x ≤ 1.2, 0.01 ≤ y ≤ 0.1, 0.01 ≤ z ≤ 0.5이며, M 은 Al, Cr, Co, Mg, La, Ce, Sr 및 V로 이루어진 군에서 선택되는 전이 금속 또는 란타나이드 금속 중 적어도 하나 이상의 금속이고, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.)Wherein M is at least one element selected from the group consisting of Al, Cr, Co, Mg, La, Ce, Sr, and V, wherein, in the above Formulas 1 to 12, 1.0 ≦ x ≦ 1.2, 0.01 ≦ y ≦ 0.1, and 0.01 ≦ z ≦ 0.5. Transition metal or lanthanide metal, and A is selected from the group consisting of O, F, S and P.)

[화학식 14][Chemical Formula 14]

Li1 + xNiyMn1 -y- zMzO2 Li 1 + x Ni y Mn 1 - y - z M z O 2

(상기 화학식 13에서, 0≤x<0.2, 0.4≤y≤0.6, 0≤z≤0.2, M=Co, Al, Ti, Mg, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상)(At least one selected from the group consisting of 0? X <0.2, 0.4? Y? 0.6, 0? Z? 0.2, M = Co, Al, Ti, Mg,

[화학식 15] [Chemical Formula 15]

Li1 + xNiyMn2 -y- zMzO4 +w Li 1 + x Ni y Mn 2 - y - z M z O 4 + w

(상기 화학식 14에서, 0≤x<0.2, 0.4≤y≤0.6, 0≤z≤0.2, 0≤w≤0.1, M=Al, Ti, Mg, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상)(At least one selected from the group consisting of 0? X <0.2, 0.4? Y? 0.6, 0? Z? 0.2, 0? W? 0.1, M = Al, Ti, Mg,

[화학식 16][Chemical Formula 16]

Li1 + zNibMncCo1 -(b+c)O2 Li 1 + z Ni b Mn c Co 1 - (b + c) O 2

(상기 식에서 0≤z<0.1, 0.2≤b≤0.7, 0.2≤c≤0.7,b+c<1 이다)(0? Z <0.1, 0.2? B? 0.7, 0.2? C? 0.7, b + c <1 in the above formula)

[화학식 17][Chemical Formula 17]

LiCoPO4LiCoPO4

[화학식 18][Chemical Formula 18]

LiFePO4
LiFePO4

본 발명에 따른 전해액은 고전압에서 작동하는 전지에 바람직하게 사용되므로, LCO 활물질의 경우 고전압까지 충전시 구조 붕괴의 우려가 있으므로, 고전압특성을 가지고 있는 화학식 14 내지 18의 활물질이 바람직하게 사용될 수 있다. Since the electrolyte according to the present invention is preferably used for a battery operating at a high voltage, the LCO active material may be preferably used as the active material of the formulas (14) to (18) having high voltage characteristics because of the possibility of structural collapse upon charging to a high voltage.

상기 양극 활물질로는 상기 화합물 표면에 코팅층을 갖는 것도 사용할 수 있다.The positive electrode active material may also have a coating layer on the surface of the compound.

상기 용매로는 비수용매 또는 수계용매가 사용된다. 비수용매로는 N-메틸-2-피롤디돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라히드로퓨란 등을 들 수 있다.As the solvent, a non-aqueous solvent or an aqueous solvent is used. Examples of the non-aqueous solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide and tetrahydrofuran.

상기 바인더는 양극 활물질 입자들을 서로 잘 부착시키고, 또한 양극 활물질을 전류 집전체에 잘 부착시키는 역할을 하는 것이면 어느 것이나 다 가능하다. 바인더의 대표적인 예로 폴리비닐알콜, 카르복시메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 폴리비닐클로라이드, 카르복실화된 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 에틸렌 옥사이드를 포함하는 폴리머, 폴리비닐피롤리돈, 폴리우레탄, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 스티렌-부타디엔 러버, 아크릴레이티드 스티렌-부타디엔 러버, 에폭시 수지, 나일론 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게는 상기 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드를 사용할 수 있다.The binder may be any material as long as it can adhere the positive electrode active material particles to each other and adhere the positive electrode active material to the current collector. Representative examples of the binder include polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, a polymer containing ethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyurethane, But are not limited to, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylated styrene-butadiene rubber, epoxy resin and nylon. Preferably, the binder may be polyvinylidene fluoride.

상기 도전제는 전극에 도전성을 부여하기 위해 사용되는 것으로서, 구성되는 전지에 있어서, 화학변화를 야기하지 않는 전자 전도성 재료이면 어떠한 것도 사용가능하며, 전극합제 전체 중량을 기준으로 1~30중량%로 첨가될 수 있다. 도전제의 대표적인 예로 천연 흑연, 인조 흑연, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸블랙, 탄소섬유 등의 탄소계 물질 구리, 니켈, 알루미늄, 은 등의 금속 분말 또는 금속 섬유 등의 금속계 물질 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 폴리머 또는 이들의 혼합물을 포함하는 도전성 재료를 사용할 수 있다.The conductive agent is used for imparting conductivity to the electrode. Any conductive material that does not cause a chemical change can be used in the battery. The conductive agent may be added in an amount of 1 to 30 wt% based on the total weight of the electrode material mixture . Typical examples of the conductive agent include copper-based materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black and carbon fiber, metal powders such as nickel, aluminum and silver, and metal- Of a conductive polymer or a mixture thereof may be used.

상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 보조성분으로서, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is an auxiliary component for suppressing the expansion of the electrode. The filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery, and examples thereof include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 점도 조절제는 전극 합제의 혼합 공정과 그것의 집전체 상의 도포 공정이 용이할 수 있도록 전극 합제의 점도를 조절하는 성분으로서, 전극 합제 전체 중량을 기준으로 30 중량%까지 첨가될 수 있다. 이러한 점도 조절제의 예로는, 카르복시메틸셀룰로우즈, 폴리비닐리덴 플로라이드 등이 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 양극 슬러리 제조시 사용되는 용매가 점도 조절제로서의 역할을 병행할 수 있다.
The viscosity adjusting agent may be added up to 30% by weight based on the total weight of the electrode mixture, so as to control the viscosity of the electrode mixture so that the mixing process of the electrode mixture and the coating process on the collector may be easy. Examples of such viscosity modifiers include carboxymethylcellulose, polyvinylidene fluoride and the like, but are not limited thereto. In some cases, the solvent used in the preparation of the positive electrode slurry may play a role as a viscosity adjusting agent.

<음극><Cathode>

상기 음극은 리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 음극활물질을 포함한다. 상기 음극은 음극활물질, 바인더 및 도전제를 용매에 분산시켜 슬러리 조성물을 제조하고, 이 슬러리 조성물을 음극집전체에 도포하여 제조될 수 있다.The negative electrode includes a negative electrode active material capable of inserting and desorbing lithium ions. The negative electrode can be produced by dispersing a negative electrode active material, a binder and a conductive agent in a solvent to prepare a slurry composition, and applying the slurry composition to an anode current collector.

상기 음극활물질은 리튬을 가역적으로 흡장, 탈리할 수 있는 물질과, 리튬과 합금화가 가능한 금속물질 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진다. 상기 리튬을 가역적으로 흡장, 탈리할 수 있는 물질로는 인조흑연, 천연흑연, 흑연화탄소 섬유, 흑연화 메조카본마이크로비드, 플러렌(fullerene) 및 비정질탄소로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질이 예시될 수 있다. 상기 비정질탄소로는 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 MCMB, MPCF 등이 있다. 또한, 상기 리튬과 합금화가 가능한 금속은 Al, Si, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd 및 Ge로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속이 예시될 수 있다. 이들 금속 재료는 단독 또는 혼합 또는 합금화하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 금속은 탄소계 물질과 혼합된 복합물로써 사용될 수 있다.The negative electrode active material is composed of any one or a combination of two or more materials selected from the group consisting of a material capable of reversibly storing and releasing lithium, a metal material capable of alloying with lithium, and a mixture thereof. Examples of the material capable of reversibly occluding and desorbing lithium include at least one material selected from the group consisting of artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fiber, graphitized mesocarbon microbead, fullerene, and amorphous carbon. . Examples of the amorphous carbon include hard carbon, coke, and MCMB and MPCF calcined at 1500 ° C or lower. At least one metal selected from the group consisting of Al, Si, Sn, Pb, Zn, Bi, In, Mg, Ga, Cd and Ge is exemplified as the metal capable of being alloyed with lithium. These metal materials may be used singly or as a mixture or alloyed. In addition, the metal may be used as a composite material mixed with a carbon-based material.

음극판은 음극합제를 용매에 혼합, 분산시켜 얻은 음극 슬러리를 음극집전체에 도포하고, 그것을 건조 및 압연하여 형성된다. The negative electrode plate is formed by applying a negative electrode slurry obtained by mixing and dispersing a negative electrode mixture in a solvent to an anode current collector, and drying and rolling the same.

상기 음극집전체는 펀칭 메탈, 엑스펀칭 메탈, 금박, 발포 금속, 망상 금속섬유 소결체, 니켈박 및 동박 등이 예시될 수 있다.Examples of the anode current collector include punching metal, x-punching metal, gold foil, foamed metal, sintered metal fiber cloth, nickel foil and copper foil.

상기 용매, 바인더와 도전제는 상기 양극활물질 슬러리의 경우와 동일한 물질이 사용될 수 있다.
The solvent, the binder and the conductive agent may be the same as the cathode active material slurry.

<< 세퍼레이터Separator >>

리튬이차전지는 양극 및 음극 사이에 단락을 방지하고 리튬 이온의 이동통로를 제공하는 세퍼레이터를 포함할 수 있으며, 이러한 세퍼레이터로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 고분자막 또는 이들의 다중막, 미세다공성 필름, 직포 및 부직포와 같은 공지된 것을 사용할 수 있다. 또한 다공성의 폴리올레핀 필름에 안정성이 우수한 수지 또는 내열성이 뛰어난 세라믹 물질이 코팅된 필름을 사용할 수도 있다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The lithium secondary battery may include a separator to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode and to provide a path for the lithium ion. Such a separator may include a polypropylene, a polyethylene, a polyethylene / polypropylene, a polyethylene / polypropylene / Polyolefin-based polymer membranes such as propylene / polyethylene / polypropylene, or multi-membranes thereof, microporous films, woven fabrics, and nonwoven fabrics. A film having a porous polyolefin film coated with a resin having excellent stability or a ceramic material having excellent heat resistance may also be used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

상기 세퍼레이터는 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 세퍼레이터의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. The separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m.

리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 이들 전지의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 각각에 대한 상세한 설명은 생략한다.
The lithium secondary battery can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery depending on the type of the separator and electrolyte used. The lithium secondary battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin type. The structure and the manufacturing method of these batteries are well known in the art, so that detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면 상기 음극을 포함하는 리튬 이차 전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a lithium secondary battery including the negative electrode.

상기 리튬 이차 전지는 사용하는 세퍼레이터와 전해질의 종류에 따라 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 및 리튬 폴리머 전지로 분류될 수 있고, 형태에 따라 원통형, 각형, 코인형, 파우치형 등으로 분류될 수 있으며, 사이즈에 따라 벌크 타입과 박막 타입으로 나눌 수 있다. 
The lithium secondary battery can be classified into a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery, and a lithium polymer battery according to the type of a separator and an electrolyte to be used. The lithium secondary battery can be classified into a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, Depending on the size, it can be divided into bulk type and thin type.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차 전지의 분해 사시도이다. 도 1은 본 발명의 원통형 전지의 구성을 도시한 도면을 제시하고 있으나, 본 발명의 전지가 도 1에 한정되는 것은 아니며 각형이나 파우치형이 가능함은 물론이다.1 is an exploded perspective view of a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a configuration of a cylindrical battery according to the present invention. However, it is needless to say that the battery of the present invention is not limited to FIG. 1 but may be square or pouch type.

원통형 전지 이외 전지들의 구조와 제조방법은 이 분야에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
The structure and manufacturing method of the cells other than the cylindrical battery are well known in the art, and detailed description thereof will be omitted.

도 1을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 상기 리튬 이차 전지(100)는 원통형으로, 음극(112), 양극(114), 상기 음극(112)과 양극(114) 사이에 배치된 세퍼레이터(113), 상기 음극(112), 양극(114) 및 세퍼레이터(113)에 함침된 전해질(미도시), 전지 용기(120), 및 상기 전지 용기(120)를 봉입하는 봉입부재(140)를 주된 부분으로 하여 구성되어 있다. 이러한 리튬 이차 전지(100)는, 음극(112), 양극(114) 및 세퍼레이터(113)를 차례로 적층한 다음 스피럴 상으로 권취된 상태로 전지 용기(120)에 수납하여 구성된다.1, the lithium secondary battery 100 has a cylindrical shape and includes a cathode 112, a cathode 114, a separator 113 disposed between the cathode 112 and the anode 114, A main part is an electrolyte (not shown) impregnated into the cathode 112, the anode 114 and the separator 113, a battery container 120, and a sealing member 140 for sealing the battery container 120 Consists of. The lithium secondary battery 100 is constructed by laminating a cathode 112, an anode 114 and a separator 113 in this order and then winding them in a spiral wound state in the battery container 120.

상기 음극(112), 양극(114), 세퍼레이터(113) 및 전해액은 앞서 설명한 바와 동일하다.
The cathode 112, the anode 114, the separator 113, and the electrolytic solution are the same as those described above.

이하, 실시예를 통해서 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples. The following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the invention.

실시예Example 1 One

입자크기 10㎛인 LiNi0 .5Mn1 .5O4 양극활물질, 카본계 도전제 및 바인더로서 폴리비닐리덴플로라이드를 94:3:3의 중량 비율로 NMP에 혼합하여 슬러리를 형성하고, 알루미늄 박판 상에 캐스팅하고 120℃ 진공오븐에서 건조시킨 후 압연하여 양극을 제조하고, 그래파이트(MAG V4) 음극 극판으로 사용하였다.
The particle size of 10㎛ LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 positive electrode active material, carbon-based conductive agent and a binder polyvinylidene fluoride 94: 3: a mixture of NMP in a weight ratio of 3 to form a slurry, and aluminum Cast on a thin plate, dried in a vacuum oven at 120 캜, and rolled to prepare a positive electrode and used as a negative electrode plate of graphite (MAG V4).

상기 얻어진 양극 및 음극에 18μm의 폴리프로필렌으로 이루어진 세퍼레이터를 개재시키고, 비수전해질을 공급하여 18650 및 2016 형태의 리튬이차전지를 제작하였다.  상기 비수전해질로는 1.15M LiPF6을 EC/EMC/DMC=3/3/4(무게분율)에 용해시킨 비수전해액을 이용하였다.A 18650 and 2016 type lithium secondary battery was fabricated by supplying a non-aqueous electrolyte through a separator made of polypropylene having 18 mu m to the obtained positive electrode and negative electrode. As the non-aqueous electrolyte, a nonaqueous electrolyte solution in which 1.15 M LiPF 6 was dissolved in EC / EMC / DMC = 3/3/4 (weight fraction) was used.

전해액 첨가제로서, 피리딘을 비수성전해질에 대하여 1wt%의 함량으로 첨가하였다.As an electrolyte additive, pyridine was added in an amount of 1 wt% based on the non-aqueous electrolyte.

2016 셀과 18650 셀에서 쓴 양극/음극/분리막/전해액 조성은 같다.
The anode / cathode / membrane / electrolyte compositions used in the 2016 and 18650 cells are the same.

실시예Example 2 ~ 8 2 to 8

하기 표 1에 따라 첨가제의 종류 및 함량을 변화시켜 제조한 비수전해액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 리튬이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that the non-aqueous electrolyte prepared by varying kinds and contents of additives according to the following Table 1 was used.

입자크기 10㎛인 LiNi0 .5Mn1 .5O4 양극활물질, 카본계 도전제 및 바인더로서 폴리비닐리덴플로라이드를 94:3:3의 중량 비율로 NMP에 혼합하여 슬러리를 형성하고, 알루미늄 박판 상에 캐스팅하고 120℃ 진공오븐에서 건조시킨 후 압연하여 양극을 제조하고, 그래파이트(MAG V4) 음극 극판으로 사용하였다.
The particle size of 10㎛ LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 positive electrode active material, carbon-based conductive agent and a binder polyvinylidene fluoride 94: 3: a mixture of NMP in a weight ratio of 3 to form a slurry, and aluminum Cast on a thin plate, dried in a vacuum oven at 120 캜, and rolled to prepare a positive electrode and used as a negative electrode plate of graphite (MAG V4).

상기 얻어진 양극 및 음극에 18μm의 폴리프로필렌으로 이루어진 세퍼레이터를 개재시키고, 비수전해질을 공급하여 2016 코인셀 형태의 리튬이차전지를 제작하였다. 상기 비수전해질로는 1.15M LiPF6을 EC/EMC/DMC=3/3/4(무게분율)에 용해시킨 비수전해액을 이용하였다.A separator made of polypropylene of 18 mu m was interposed between the obtained positive electrode and negative electrode, and a nonaqueous electrolyte was supplied to prepare a lithium secondary battery in the form of a 2016 coin cell. As the non-aqueous electrolyte, a nonaqueous electrolyte solution in which 1.15 M LiPF 6 was dissolved in EC / EMC / DMC = 3/3/4 (weight fraction) was used.

전해액 첨가제로서, 피리딘 1 및 피리딘 유도체 1, 2, 3을 비수성전해질에 대하여 적당한 함량으로 첨가하였다.
As an electrolyte additive, pyridine 1 and pyridine derivatives 1, 2 and 3 were added in an appropriate amount to the non-aqueous electrolyte.

[화학식 19][Chemical Formula 19]

Figure 112012065710860-pat00002
Figure 112012065710860-pat00002

[화학식 20][Chemical Formula 20]

Figure 112012065710860-pat00003
Figure 112012065710860-pat00003

[화학식 21][Chemical Formula 21]

Figure 112012065710860-pat00004

Figure 112012065710860-pat00004

첨가제additive 활물질Active material 종류Kinds 함량
(wt%)
content
(wt%)
실시예 2Example 2 피리딘Pyridine 0.10.1 LiNi0 .5Mn1 .5O4 LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 실시예 3Example 3 피리딘Pyridine 22 LiNi0 .5Mn1 .5O4 LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 실시예 4Example 4 피리딘Pyridine 88 LiNi0 .5Mn1 .5O4 LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 실시예 5Example 5 피리딘Pyridine 0.050.05 LiNi0 .5Mn1 .5O4 LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 실시예 6Example 6 화학식 19의 피리딘 유도체The pyridine derivative of formula 19 22 LiNi0 .5Mn1 .5O4 LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 실시예 7Example 7 화학식 20의 피리딘 유도체 The pyridine derivative of formula 20 22 LiNi0 .5Mn1 .5O4 LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4 실시예 8Example 8 화학식 21의 피리딘 유도체 The pyridine derivative of formula 21 22 LiNi0 .5Mn1 .5O4 LiNi 0 .5 Mn 1 .5 O 4

비교예Comparative Example 1 One

전해액에 첨가제로서 아민 유도체를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 행하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the amine derivative was not added as an additive to the electrolytic solution.

<전지 성능 평가> <Battery performance evaluation>

도 2, 도 4, 도 5는 18650 원형 셀로 조립 후 평가한 결과이다(비교예 1, 실시예 1). 도 3은 2016 코인 풀셀로 조립 한 후 평가한 결과이다(비교예 1, 실시예 1-8).
FIGS. 2, 4, and 5 are results obtained after assembling the cells into 18650 cells (Comparative Example 1, Example 1). FIG. 3 shows the result of evaluation after assembling with 2016 coin pull cells (Comparative Example 1, Examples 1-8).

실험예 1: 4.2V 작동전압에서 고온 저장 평가실시예 및 비교예에서 제조한 18650 원형 셀타입 전지의 60℃ 고온 저장 실험을 행하였다. Experimental Example 1: High Temperature Storage Evaluation at 4.2 V Operating Voltage The high temperature storage test of the 18650 circular cell type battery prepared in the Examples and Comparative Examples was performed at 60 占 폚.

우선 화성 충/방전은 0.2C/0.5C로 2회 진행 후 표준 충/방전 전류 밀도를 0.5C/0.2C로 하고 충전 종지 전압을 4.2V(Li/그래파이트), 방전 종지 전압을 3.0 V(Li/그래파이트)로 한 충/방전 실험을 각 1회 시행하였다. First, the charge / discharge of Mars was carried out twice with 0.2C / 0.5C, and the standard charge / discharge current density was 0.5C / 0.2C, charge end voltage was 4.2V (Li / graphite), discharge end voltage was 3.0V / Graphite) was performed once each time.

60℃ 고온 저장을 위한 충전 전류는 0.5C로 수행한 후 60℃ 항온 챔버에 보관한 후 30일 동안 관찰하였다. The charging current for high-temperature storage at 60 ° C was measured at 0.5 ° C and then stored at 60 ° C in a constant-temperature chamber for 30 days.

이들 결과를 도 2에 나타내었다. These results are shown in Fig.

도 2에서 알 수 있는 바와 같이 4.2V에서는 방향족 아민 유도체의 첨가 유무에 상관없이 고온 저장에서 유의적 차이를 보이지 않았다.
As can be seen from FIG. 2, at 4.2 V, no significant difference was observed at high temperature storage regardless of addition of the aromatic amine derivative.

실험예Experimental Example 2: 4.8V 작동전압에서 고온 저장 평가 2: High temperature storage evaluation at 4.8V operating voltage

실시예 및 비교예에서 제조한 2016 원형 셀타입 전지의 60℃ 고온 저장 실험을 행하였다.The high temperature storage test of the 2016 circular cell type cell prepared in Examples and Comparative Examples was performed at 60 캜.

충전 종지 전압을 4.8V(Li/그래파이트)로 수행한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.The charging end voltage was 4.8 V (Li / graphite), and the same procedure as in Experimental Example 1 was carried out.

그 결과를 도 3 내지 5에 나타내었다.The results are shown in Figs.

도 3에 의하면, 첨가제로서 방향족 아민 유도체를 포함하고 있지 않은 비교예 1은 고온 저장시 10일 전에 급격한 전압 강하를 보이나, 방향족 아민 유도체를 포함하는 실시예 1 내지 5의 전지는 OCV drop이 지연되는 효과를 보여주는 것을 알 수 있다. 다만, 소량 첨가된 실시예 5의 경우 첨가제 첨가 효과가 크지 않으며, 과량 첨가된 실시예 8의 경우 과량 첨가에 따라 비례적으로 효과가 증가하는 것이 아님을 알 수 있다. 이는 첨가제의 양의 증가는 양음극 피막의 증가를 초래하기 때문인 것으로 판단된다.
According to FIG. 3, Comparative Example 1, which does not contain an aromatic amine derivative as an additive, exhibits a rapid voltage drop 10 days before storage at high temperature. However, the cells of Examples 1 to 5 containing an aromatic amine derivative have a delayed OCV drop Effect is shown. However, the effect of addition of the additive in Example 5, which is added in a small amount, is not significant, and in Example 8 in which the excess amount is added, it is understood that the effect does not increase proportionally with addition of excess amount. This is because the increase of the amount of the additive causes the increase of the positive electrode coating.

도 4에 의하면, 5V급 스피넬 활물질을 채용한 전지가 고온에 방치될 경우 전해액 분해로 인한 전지 내부에 내압이 증가함으로 CID open을 유발하게 되어 셀의 죽음을 초래하였다. 하지만 아민 유도체를 첨가제로 사용했을 경우 전해액 분해를 지연시켜 저항 증가가 감소하여 OCV drop이 지연되는 효과를 보여주는 것을 알 수 있다.
According to FIG. 4, when a battery employing a 5V-level spinel active material is left at a high temperature, internal pressure increases due to decomposition of the electrolyte, thereby causing CID open, resulting in cell death. However, when the amine derivative is used as an additive, the electrolyte decomposition is delayed and the resistance increase is decreased, which shows that OCV drop is delayed.

또한, 도 5에 의하면, 비교예 1에 따른 전지는 3일 후에 CID open과 함께 저항이 95mΩ의 큰 증가를 보여 준 반면에, 아민 유도체인 피리딘 1wt%를 첨가한 실시예1은 10일의 OCV 유지후 CID open을 일으켰다. 또한 5일 후 저항도 45mΩ으로 기준 전해액에 비해 상대적으로 2배 정도 낮음을 보였다.
5, the battery according to Comparative Example 1 exhibited a large increase in resistance of 95 m? With CID open after 3 days, whereas Example 1 in which 1% by weight of pyridine as an amine derivative was added showed a 10-day OCV CID open after maintenance. After 5 days, the resistance was 45 mΩ, which was about twice as low as that of the reference electrolyte.

실험예Experimental Example 3: 피리딘 첨가시  3: When pyridine was added retentionretention timetime 확인 Confirm

첨가제 존재 유무를 확인하기 위해 GC-MS 분석을 통하여 확인하였다. 피리딘 10wt% 첨가된 전해액 자체에서 나오는 피리딘 피크의 위치가 retention time 3분에서 확인 되었고, 피리딘 10wt%가 포함된 셀의 화성 충방후 충전한 셀에서도 3분 근처에서 확인되었다. 그 결과는 도 6에 나타내었다.GC-MS의 측정 조건은 아래와 같다. GC-MS (GC:Agilent 6890, detector:Agilent 5973 mass detector)The presence of additive was confirmed by GC-MS analysis. The position of the pyridine peak from the electrolyte itself added with pyridine 10wt% was confirmed at the retention time of 3 minutes, and the cell containing 10wt% The results are shown in Fig. 6. Measurement conditions of the GC-MS are as follows. GC-MS (GC: Agilent 6890, detector: Agilent 5973 mass detector)

-. oven: 10oC/min, 40oC(5min) to 250oC(10min)-. oven: 10 ° C / min, 40 ° C (5 min) to 250 ° C (10 min)

-. inlet 290oC, split 1:50-. inlet 290 o C, split 1:50

-. mass range: 10~500 amu-. mass range: 10 ~ 500 amu

Claims (10)

작동 전압이 4.3V 이상인 고전압 리튬 이차전지에 있어서,
전해액;
리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 양극 활물질을 포함하는 양극;
리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 음극 활물질을 포함하는 음극;을 포함하고,
여기서 상기 전해액은,
비수성 유기용매;
리튬염; 및
첨가제로서 화학식 1의 방향족 아민 유도체를 포함하고,
[화학식 1]
Figure 112016126803247-pat00015

여기서, R1, R2, R3, R4, R5는 각각 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 18의 방향족기, -F, 또는 -CF3이며,
상기 양극활물질은 화학식 14 내지 18중 적어도 하나를 포함하고:
[화학식 14]
Li1+xNiyMn1-y-zMzO2
(상기 화학식에서, 0≤x<0.2, 0.4≤y≤0.6, 0≤z≤0.2, M=Co, Al, Ti, Mg, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상)
[화학식 15]
Li1+xNiyMn2-y-zMzO4+w
(상기 화학식에서, 0≤x<0.2, 0.4≤y≤0.6, 0≤z≤0.2, 0≤w≤0.1, M=Al, Ti, Mg, 및 Zn으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상)
[화학식 16]
Li1+zNibMncCo1-(b+c)O2
(상기 화학식에서 0≤z<0.1, 0.2≤b≤0.7, 0.2≤c≤0.7,b+c<1 이다)
[화학식 17]
LiCoPO4
[화학식 18]
LiFePO4인 것을 특징으로 하는 고전압 리튬이차전지.
A high-voltage lithium secondary battery having an operating voltage of 4.3 V or higher,
Electrolytic solution;
A positive electrode comprising a positive electrode active material capable of inserting and desorbing lithium ions;
And a negative electrode including a negative electrode active material capable of inserting and desorbing lithium ions,
Here,
Non-aqueous organic solvent;
Lithium salts; And
An aromatic amine derivative represented by the general formula (1) as an additive,
[Chemical Formula 1]
Figure 112016126803247-pat00015

Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are each an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aromatic group having 6 to 18 carbon atoms, -F or -CF 3 ,
Wherein the cathode active material comprises at least one of the following formulas 14 to 18:
[Chemical Formula 14]
Li 1 + x Ni y Mn 1 -yz M z O 2
(At least one selected from the group consisting of 0? X <0.2, 0.4? Y? 0.6, 0? Z? 0.2, M = Co, Al, Ti, Mg,
[Chemical Formula 15]
Li 1 + x Ni y Mn 2 -yz M z O 4 + w
At least one selected from the group consisting of 0? X <0.2, 0.4? Y? 0.6, 0? Z? 0.2, 0? W? 0.1 and M = Al, Ti, Mg,
[Chemical Formula 16]
Li 1 + z Ni b Mn c Co 1- (b + c) O 2
(Where 0? Z <0.1, 0.2? B? 0.7, 0.2? C? 0.7, and b + c <1 in the above formula)
[Chemical Formula 17]
LiCoPO 4
[Chemical Formula 18]
LiFePO4. &Lt; / RTI &gt;
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 방향족 아민 유도체가 상기 비수성 유기용매에 대하여 0.05wt% ~ 8wt%로 포함되는 것을 특징으로 하는 고전압 리튬이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the aromatic amine derivative is contained in an amount of 0.05 wt% to 8 wt% with respect to the non-aqueous organic solvent.
제1항에 있어서,
상기 고전압 리튬 이차전지는 4.3V ~ 5V의 작동 전압을 갖는 것을 특징으로 하는 고전압 리튬이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the high-voltage lithium secondary battery has an operating voltage of 4.3V to 5V.
제1항에 있어서,
상기 고전압 리튬 이차전지는 4.35V ~ 4.8V의 작동 전압을 갖는 것을 특징으로 하는 고전압 리튬이차전지.
The method according to claim 1,
Wherein the high-voltage lithium secondary battery has an operating voltage of 4.35V to 4.8V.
제1항에 있어서,
상기 리튬염이 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, 및 LiN(SO2C2F5)2로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 고전압 리튬이차전지.
The method according to claim 1,
The lithium salt is LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6 , LiAsF 6, and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 group or a high-voltage lithium secondary battery, characterized in that more than one selected from consisting of.
삭제delete 삭제delete
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